天文学家确认发现史上最年轻的系外行星

# 天文学家证实发现迄今已知最年轻的系外行星 来源：https://www.wired.com/story/astronomers-confirm-discovery-of-youngest-known-exoplanet-ever/ 行星是如何诞生的？它们又是如何成长的？这是天文学中的一个核心问题，研究人员试图通过观测"年轻行星"来回答它。但说起来容易做起来难。我们太阳系中的所有行星都是同龄的，已有 46 亿年的历史。因此，天文学家需要把目光投向别处，去寻找那些形成时间更近的行星——这也使系外行星（https://www.wired.com/story/scientists-detect-radio-signals-from-exoplanet-for-first-time-in-history/）成为极具吸引力的研究领域。 尽管如此，迄今确认的大约 6000 颗系外行星（https://www.wired.com/story/6000-planets-have-been-found-outside-the-solar-system/）中的绝大多数也已有数十亿年的历史。这并不是因为宇宙中不存在年轻的行星，而是因为利用常见方法（如凌星法 https://www.wired.com/story/how-do-astronomers-find-planets-in-other-solar-systems/ ，即天文学家通过行星经过恒星前方时导致的恒星亮度微弱下降来探测行星）更容易发现年老的行星。 新形成的系外行星往往被埋藏在气体和尘埃盘（https://www.wired.com/story/this-is-the-most-detailed-image-yet-of-the-milky-ways-center/）之中，这些是行星形成后残留的建筑材料，也被称为原行星盘。仅仅是找到这样一类新的天体就已经十分困难，这也是系外行星 Elias 2-24b——目前已确认的最年轻行星（https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ae9bb6）——的发现如此令人兴奋的原因之一。 这项研究由智利迭戈·波塔莱斯大学的 Andrea Bernardi 领衔的研究团队完成。他们聚焦于七个原行星盘，因为其中的稠密物质存在明显的缝隙，而人们认为成长中的行星正是在这些盘中"开凿"出了这样的空隙。他们重新分析了"日冕仪"数据——日冕仪可以遮挡中央恒星，使周围天体微弱的反射光更加突出。 科学家们已经知道恒星 Elias 2-24 周围的盘中存在一条缝隙，时间将近十年。欧洲南方天文台的甚大望远镜（是的，这正是它的官方名称）曾在这条缝隙中探测到一个光点，由此引发了一场持续的争论：它究竟是否是一颗行星。研究人员利用 2018 年和 2020 年在夏威夷 W. M. Keck 天文台采集的数据，比较了这个光点在多年间的移动位置。他们得出结论：这个亮点既不是背景中无关的恒星，也不是仪器产生的噪声，而是一个受引力束缚（https://www.wired.com/story/venus-may-have-devoured-its-moon/）于 Elias 2-24 的天体——换句话说，就是一颗行星。 Elias 2-24b 位于距地球约 450 光年的地方。它与宿主恒星的距离约为 55 天文单位（1 天文单位是地球到太阳的平均距离）。其质量估计为木星质量的至多 1.9 至 4.0 倍，但研究人员认为其体积可能远小于我们本地的这颗气态巨行星。由于其宿主恒星的年龄不到 100 万年，Elias 2-24b 估计也同样年轻。 此前，通过直接观测确认的最年轻系外行星是围绕 PDS 70 和 WISPIT 2 运行的那些行星，它们的年龄都超过 500 万年。这一新发现以显著的优势打破了这些纪录。 而 Elias 2-24b 的几个特征要求科学家重新评估一些行星形成模型。其中一个标准理论被称为"核吸积模型"，该理论认为，巨行星的形成是一个固体核心不断长大并吸引更多周围气体的过程。形成所需的时间会因计算条件不同而异，但根据 NASA 的说法，一颗木星大小的行星应该需要大约 500 万年才能形成——这也是基于木星与太阳之间约 5 天文单位的距离。对于像 Elias 2-24b 这样轨道远得多的行星来说，积累这些质量应该需要更长的时间。 然而，Elias 2-24b 似乎并没有遵循这些规律。尽管它与宿主恒星相距 55 天文单位，但在仅仅 100 万年之后，它已经成长为一颗巨行星，并表现得像一颗真正的行星。研究团队认为这颗行星是通过核吸积形成的，这意味着该模型能够比之前假设的速度快得多地产生巨行星。 Diego Portales 大学教授、该论文合著者 Lucas Siesa 在一份新闻稿（https://science.nasa.gov/universe/newfound-baby-planet-smashes-record-for-youngest-known-world/）中指出："Elias 2-24 b 告诉我们，即使是我们最好的行星形成模型，仍然遗漏了一些重要的过程。" 能够改进这些模型的，是发现更多的年轻行星——而这可能很快就会变得前所未有的可行。今年 8 月由 NASA 发射的 Nancy Grace Roman 太空望远镜（https://www.wired.com/story/nasa-nancy-grace-roman-space-telescope-hidden-facets-of-universe/）配备了比研究团队用于定位 Elias 2-24b 的仪器更加强大的日冕仪。因此，天文学家希望不久之后能够探测到更多年轻行星，以及其他被明亮恒星遮蔽的行星（https://www.wired.com/story/a-giant-planet-and-a-small-star-are-shaking-up-conventional-cosmological-theory/）。 Siesa 说："这只是一个发现新时代的开端。令人难以置信的是，凭借现代技术，我们真的能够亲眼见证行星形成的过程，而 Roman 将把行星搜寻（https://www.wired.com/story/search-for-earth-like-planet-step-forward/）推向新的高度。" *本文最初发表于* WIRED Japan (https://wired.jp/article/youngest-exoplanet-elias-2-24-b/) *，系日文翻译版本。*